安徽马头矿床钼矿化特征和成因

谢晓华，陈培荣

(1.江苏华东有色深部地质勘查有限责任公司， 江苏 南京 210041； 2.南京大学地球科学与工程学院， 江苏 南京 210023)

0 引言

马头钼矿床位于安徽池州市南部30 km，地理坐标为:东经117°28′43″～117°29′59″；北纬30°23′55″～30°25′18″，矿区海平面最高540 m，气候潮湿温润，年平均降雨量1600 mm。该矿床最早由安徽地矿局324队在上世纪70年代中期发现，矿床钼金属量(332+333)为31741 t(平均品位0.052%)，矿床规模为中型，整体属于长江中下游燕山晚期多金属成矿带的一部分(赵超等，2015)。

近年来矿床研究分别从成岩成矿年龄、岩石矿物地球化学、稳定同位素、流体包裹体、矿化蚀变分带和控矿地质构造等方面分别做了大量研究阐述(Zhu et al.,2014；Li et al.,2017；宋国学等，2010；王伟华，2011；刘园园等，2012；艾金彪等，2013；霍明宇等，2013；谢兴楠等，2013；薛卫冲，2013；赵超等，2013；陈雪等，2014；肖娥等，2014；杨贵才等，2014；马生明等，2015；赵超等，2015；席明杰等，2016)。

本文综合研究归纳前人研究特点，首次提出马头下冲矿段矿化石英脉型和节理面型分类方法，并对赋矿部位的产出形式进行了不完全归纳统计，通过对矿化的分类和矿化期次分析，阐明斑岩的侵入和矿床矿化属于同期，后期叠加的构造是主要矿化位置，并就矿床成因进行全新的推测。

1 区域地质背景

马头钼矿床位于扬子板块北缘，华北板块的南侧，秦岭-大别造山带的东侧(图1a)，长江中下游断裂坳陷带和皖南加里东造山带的交汇部位(顾连兴和徐克勤，1987；董胜，2006)。

图1 马头矿区区域构造图(a)和地质背景图(b)(据董胜，2006修改)1—第四系；2—白垩系；3—泥盆系—三叠系；4—志留系；5—寒武系—志留系；6—震旦系—志留系；7—元古界；8—燕山晚期花岗岩；9—印支期花岗闪长岩；10—断层；11—深大断裂；12—背斜褶皱；13—向斜褶皱；14—马头矿区

震旦纪—中三叠世为区域主要出露地层时代，大致可分为前震旦纪基底形成阶段；震旦纪—中三叠世海相碳酸盐岩和碎屑岩为主的盖层形成阶段，偶夹有海陆交互相或和陆相碎屑岩沉积；晚三叠世以后碰撞造山和弧后盆地阶段，这又细分为晚三叠世—中侏罗世陆相前陆盆地沉积，晚侏罗世—早白垩世火山岩盆地沉积，晚白垩世—早第三纪伸展盆地沉积(常印佛等，1991；朱光等，2000)。

区域构造上，北东走向的高坦深断裂和江南深断裂将地层做了区域性分割，自东南向西北方向，地层逐渐由老到新(董胜，2006)。北东-北北东向的褶皱构造发育为主，高坦深断裂以北主要为背斜和向斜交替分布，褶皱构造主要分布在高坦深断裂和江南深断裂之间，主要的复式向斜大部分位于江南深断裂以南(图1b)。

马头矿区周边的较大岩浆岩主要为北部的花园巩岩体(燕山晚期花岗岩)和南部的谭山岩体(燕山晚期花岗岩)，东部的青阳-九华复合岩体(印支期—燕山期晚期)。

2 矿区地质特征

2.1 矿区特征

2.1.1 地层

马头矿区出露地层主要是下志留统高家边组(S1g)，位于矿区东南角；中志留统坟头组(S2f)，约占矿区面积的40%左右；以及北部的上志留统茅山组(S3m)和西北部的上泥盆统五通组(D3w)，第四系主要围绕着龙舒河分布(图2)。地层接触关系上，整合接触主要分布在志留系之间，而西北角处泥盆系和志留系为平行不整合接触(表1)。地层走向北东，倾向北西—北，倾角一般在21°～54°之间。

图2 马头矿区地质简图(据赵超等，2013)1—第四系；2—上泥盆统五通组；3—上志留统茅山组；4—中志留统坟头组；5—下志留统高家边组；6—花岗闪长斑岩；7—花岗斑岩脉；8—断层及编号；9—下冲矿段

2.1.2 构造

区内主要构造特征为断层和节理裂隙，未见明显褶皱露头。断层主要集中于沟谷中，依据主要是地貌、钻探和物探结果，其他受制于野外植被覆盖等原因较少见。节理裂隙在下冲矿段较发育，主要位于花岗闪长斑岩和砂岩接触带附近，部分节理面上有较好矿化。

2.1.3 岩浆岩

马头矿区主要岩浆岩为花岗闪长斑岩(图2)，主要侵入于志留系坟头组(S2f)地层中，分布于龙舒河两岸。龙舒河西南侧岩体主要分布在西山、桐坑和栗子坑一带，出露面积较小且未见明显矿化；龙舒河东北侧花岗闪长斑岩主要分布在下冲一带，出露面积较大且有较好的矿化，是马头矿区主要成矿母岩体。

马头矿区花岗闪长斑岩新鲜面一般为灰白-青灰色，似斑状结构，块状构造，主要造岩矿物为石英、长石、云母、角闪石等。蚀变发育地方主要包括各层级蚀变，比如硅化、碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化、高岭土化等，伴随这些蚀变出现了黄铜矿化、黄铁矿化、辉钼矿化等。

马头矿区主要矿种辉钼矿分别发育于花岗斑岩及其周围地层(主要为坟头组)的接触带中。根据已经发表成岩成矿年龄(Zhu et al., 2014；刘园园等,2012；杨贵才等,2014；赵超等，2015)，该矿成矿年龄(148±3)Ma (Re-Os等时线)和成岩年龄145±Ma(锆石U-Pb)相似，显示为晚侏罗—早白垩世的燕山中晚期岩浆构造热事件。

花岗斑岩整体走向为北东向，基本与地层走向平行，花岗闪长斑岩岩体及与其接触坟头组地层之间有较好的矿化，目前发现的主要赋矿位置在下冲西北接触带附近，而花岗斑岩岩体方向和坟头组砂岩地层方向矿化均逐渐减弱。在下冲花岗闪长斑岩东南侧及其附近地层，未发现较好矿化。因此，对横跨接触带的花岗岩和砂岩地层中的钼矿化的产状做统计，来了解矿化的制约因素显得十分必要。

3 钼矿化特征

3.1 矿化围岩类型

马头矿区下冲段钼矿化主要分布在花岗闪长斑岩和坟头组砂岩西北侧接触带中(图3、图4)，在该地区布设了多个钻孔和平硐，根据现有钼矿化结果来看，3号平硐以南、9号平硐以北为主要矿化区，5号平硐是矿化核心区域；可以看出，在核心区域外缘，沿1号、3号、9号和11号勘探线分别设置了4个以上钻孔，其中9号线设置了6个钻孔，东南侧花岗岩外接触带受制于断层F5影响，矿化消失。矿化围岩主要为花岗闪长斑岩和砂岩。花岗闪长斑岩中的辉钼矿化石英脉(图5a)在接触带附近分布较广，而另一种则是以节理面上的钼矿化形式存在(图5b)。在接触带附近的蚀变砂岩中钼矿化同样以两种形式存在，为砂岩中的钼矿化石英脉(图5c)和节理面上的辉钼矿化(图5d)。可以发现，不论哪种围岩，整体上看，石英脉型钼矿化规模一般要小于节理面上的辉钼矿化，尤其在蚀变和构造破碎带附近，通常伴随有较好的钼矿化。

表1 马头矿区地层信息表(据薛卫冲，2013)

图3 马头矿区下冲矿段地质及工程布置平面图(据赵超等，2013)1—第四系；2—上志留统茅山组；3—中志留统坟头组；4—下志留统高家边组；5—花岗闪长斑岩；6—花岗斑岩脉；7—断层及编号；8—勘探线及编号；9—详查钻孔位置及编号；10—探槽位置及编号；11—平硐位置及编号

3.2 矿化石英脉和矿化节理面分析

3.2.1 矿化产状测量

分别对北接触带附近平硐中花岗闪长斑岩和砂岩中的矿化石英脉和矿化节理面产状进行测量，测量石英脉和节理面的倾向和倾角，测得矿化石英脉79条，其中34条位于花岗岩中，45条位于砂岩中；测得矿化节理面111条，其中45条位于花岗岩中，66条位于砂岩中。

3.2.2 矿化石英脉

根据测得矿化石英脉产状数据绘制研究区内矿化石英脉走向-倾角极坐标图(图6)和倾向倾角等密度图(图7)。可以看出，花岗闪长斑岩中的石英脉矿化走向以北东向为主，倾角则是高倾角(平均倾角71°)为主，砂岩中的数据基本和花岗岩保持一致，但是变化幅度要略大于花岗岩，这说明石英脉型矿化对围岩选择性较弱，石英脉矿化形成只与岩浆侵入-冷凝关系密切。

3.2.3 矿化节理面

根据测得矿化节理面产状数据绘制研究区内矿化节理面走向-倾角极坐标图(图8)和倾向倾角等密度图(图9)。可以看出，花岗闪长斑岩中矿化节理面走向以北西向为主，倾角则是高倾角(平均倾角70°)；砂岩中数据和花岗岩基本一致，但是变化幅度要略大于花岗岩。这说明节理面型矿化在受到应力作用影响时，不受围岩控制，成矿方向的一致性表明应力作用在花岗闪长斑岩和砂岩是相同的。

3.2.4 分析

根据上述数据可以看出，马头矿区主要钼矿化石英脉走向(北东向)与马头矿区下冲矿段花岗闪长斑岩岩体走向(北东向)(图3)一致；花岗闪长斑岩成岩年龄144.5～145.8 Ma(锆石U-Pb)(Zhu et al.，2014；刘园园等，2012；赵超等，2015)和辉钼矿成矿年龄(149±3)Ma(Re-Os等时线)(杨贵才等，2014)基本相同，显示石英脉中的钼矿化可能与斑岩岩体形成属于同一岩浆-构造活动产物。而矿化节理面以北西走向为主，与龙舒河走向平行(图3)，按照断裂成谷理论，区域断裂构造与矿化节理面存在一定程度相关性。晚侏罗-早白垩世的岩浆侵入导致矿化石英脉最终形成；后期地质构造应力伴随低温卤水的水-岩反应下，钼元素低温流动，沿着北西向的节理面形成后期次生的节理面型钼矿化。

图4 马头矿区下冲矿段3线工程地质剖面图(据霍明宇等，2013)1—上志留统茅山组粉砂岩；2—中志留统坟头组细砂岩；3—花岗闪长斑岩；4—断层；5—钼矿化带；6—地层产状(倾向/倾角)；7—钻孔编号/深度；8—平硐位置及编号

图5 马头钼矿矿化围岩分类a—花岗闪长斑岩中的钼矿化石英脉；b—花岗闪长斑岩节理面中的钼矿化；c—砂岩中的钼矿化石英脉；d—砂岩节理面中的钼矿化矿物缩写：Mo—辉钼矿；Qz—石英

图6 马头钼矿矿化石英脉走向-倾角极坐标图—围岩为花岗闪长斑岩(34条)；—围岩为砂岩(45条)

图7 马头钼矿化石英脉倾向倾角等密度图(等角度，下半球投影)a—花岗闪长斑岩中的钼矿化石英脉(34条)；b—砂岩中的钼矿化石英脉(45条)

图8 马头钼矿化节理面走向-倾角极坐标图—围岩为花岗闪长斑岩(45条)；—围岩为砂岩(66条)

4 矿化分期

矿化分为早期石英脉期和晚期节理面期(表2)。

图9 马头钼矿化节理面倾向倾角等密度图(等角度，下半球投影)a—花岗闪长斑岩中的钼矿化节理面(45条)；b—砂岩中的钼矿化石英脉(66条)

(1)石英脉期分为三个阶段：早期高温环境出现普通无矿化石英脉；中期中低温环境钼的流动，特定区域的富集，出现与石英脉伴生的钼矿化(图10a、10b)；晚期岩体冷凝叠加各种低温热液活动引起的接触带附近次生蚀变。

表2 矿化分期及其矿物组合

(2)节理面期：在岩浆侵入-冷凝结束后，含矿围岩中构造应力和低温热液环境使得钼元素沿着节理面流动，最后重新富集于北西向为主含矿节理面上，形成后期北西向构造控矿格局(图10c、10d)。

图10 马头钼矿矿化切割期次关系a—位移错动的钼矿化石英脉；b—钼矿化石英脉切割无矿石英脉；c—花岗闪长斑岩中的含辉钼矿节理面切割方解石脉；d—砂岩中含辉钼矿节理面切割石英脉矿物缩写：Mo—辉钼矿；Qz—石英；Cal—方解石

5 矿床成因推测

第一阶段：由于成矿年龄和成岩年龄基本一致，矿化石英脉属于岩浆事件同期产物，石英脉走向与花岗斑岩岩体走向、坟头组地层走向一致，这一阶段矿化程度较低，环境温度较高，不利于低温热液钼特定场合聚集。

第二阶段：伴随着岩体逐渐冷却收缩，受到地质应力和热液影响，以及北西走向破碎带逐渐增多，钼元素从围岩中被析出，形成了一个有利于钼元素聚集的中低温物理化学环境。早期石英脉中辉钼矿晶型发育较好，晚期破碎带和节理面上一般无完整晶型，皮壳状薄层辉钼矿化常见，有利于钼的富集。

石英脉钼矿化与岩浆热液作用有关，规模较小；节理面钼矿化与构造应力和后期低温热液流动有关，规模较大。早期北东向岩浆侵入阶段形成岩浆同期矿化石英脉，后期受到区域应力和低温钼热液流动双重影响，晚期形成北西向含矿节理面，在两个方向交汇带，尤其是构造和蚀变同时交错的区域，是钼矿化的有利成矿区，为钼矿化提供了有利赋存空间。

6 结论

(1)马头矿区下冲矿段的钼矿化主要位于岩体西北侧花岗斑岩和砂岩接触带中，野外矿化的具体表现形式主要以矿化石英脉和含矿的节理面为特征。

(2)统计79条含矿石英脉和111条含矿节理面：矿化石英脉以北东走向为主，矿化节理面以北西向为主。

(3)矿化分为早期和晚期，早期为石英脉型矿化，规模较小，晚期节理面型矿化为主要成矿方式，矿床主要受北东和北西向构造的叠加区控制。

(4)以马头矿床下冲矿段为基础，围绕与花岗岩斑岩体有关的接触带周围和深部规划新的工作方向，对实现长江中下游多金属成矿带中的金属分布位置认识，具有重大战略意义。